Номер 3, страница 25 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 2. Химические реакции в водных растворах. Параграф 6. Сущность процесса электролитической диссоциации. Подумай, ответь, выполни... - номер 3, страница 25.

Условие.

3. Укажите различия в строении и свойствах ионов и атомов, например, для кальция и фтора.

Решение.

Решение 2.

Основное различие между атомом и ионом заключается в их электрическом заряде. Атом — это электронейтральная частица, в которой число положительно заряженных протонов в ядре равно числу отрицательно заряженных электронов на электронных оболочках. Ион — это заряженная частица, образующаяся, когда атом теряет или приобретает электроны. Это изменение в количестве электронов приводит к различиям не только в заряде, но и в строении (размере, электронной конфигурации) и химических свойствах (стабильности, реакционной способности).

Рассмотрим эти различия на примерах кальция и фтора.

Различия для кальция (Ca)

Атом кальция (Ca)

Строение: Атом кальция (порядковый номер 20) содержит 20 протонов в ядре и 20 электронов на электронных оболочках, поэтому он электронейтрален. Его электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$. Атом имеет 4 энергетических уровня, на внешнем из которых находятся 2 валентных электрона.

Свойства: Как и все щелочноземельные металлы, атом кальция химически активен. Он легко отдает свои 2 валентных электрона, чтобы достичь стабильной электронной конфигурации, как у инертного газа.

Ион кальция ($Ca^{2+}$)

Строение: Ион кальция образуется при потере атомом кальция двух внешних электронов. В результате ион по-прежнему содержит 20 протонов, но уже 18 электронов. Из-за этого он приобретает положительный заряд +2. Его электронная конфигурация $1s^22s^22p^63s^23p^6$ становится такой же, как у благородного газа аргона (Ar). Количество электронных оболочек уменьшается до трех.

Свойства: Ион $Ca^{2+}$ химически намного стабильнее атома Ca, так как имеет завершенный внешний электронный уровень. Его радиус значительно меньше радиуса атома, потому что уменьшилось число электронных оболочек, и оставшиеся электроны сильнее притягиваются к ядру с зарядом +20.

Ответ: Атом кальция (Ca) электронейтрален (20 протонов, 20 электронов), имеет 4 электронных уровня, химически активен и стремится отдать 2 электрона. Ион кальция ($Ca^{2+}$) имеет заряд +2 (20 протонов, 18 электронов), 3 электронных уровня со стабильной конфигурацией аргона, химически малоактивен и имеет меньший радиус по сравнению с атомом.

Различия для фтора (F)

Атом фтора (F)

Строение: Атом фтора (порядковый номер 9) содержит 9 протонов в ядре и 9 электронов на оболочках, он электронейтрален. Электронная конфигурация: $1s^22s^22p^5$. Атом имеет 2 энергетических уровня, на внешнем из которых находится 7 валентных электронов.

Свойства: Атом фтора является самым электроотрицательным элементом и обладает высочайшей химической активностью. Для достижения стабильной конфигурации ему не хватает одного электрона, поэтому он стремится его присоединить.

Ион фтора ($F^{-}$ - фторид-ион)

Строение: Фторид-ион образуется, когда атом фтора принимает один электрон. В результате в ионе остается 9 протонов, а число электронов увеличивается до 10. Это придает иону отрицательный заряд -1. Его электронная конфигурация $1s^22s^22p^6$ становится такой же, как у благородного газа неона (Ne).

Свойства: Ион $F^{-}$ химически стабилен благодаря завершенной внешней электронной оболочке. Его радиус больше радиуса атома фтора. Это объясняется тем, что при том же заряде ядра (+9) увеличивается число электронов до 10, что приводит к усилению их взаимного отталкивания и "разбуханию" электронной оболочки.

Ответ: Атом фтора (F) электронейтрален (9 протонов, 9 электронов), имеет 7 валентных электронов, химически очень активен и стремится принять 1 электрон. Ион фтора ($F^{-}$) имеет заряд -1 (9 протонов, 10 электронов), завершенную внешнюю оболочку со стабильной конфигурацией неона, химически малоактивен и имеет больший радиус по сравнению с атомом.